PyTorch 常用方法总结4：张量维度操作（拼接、维度扩展、压缩、转置、重复……）

痛定思痛。 2022-05-09 14:04 426阅读 0赞

涉及的方法有下面几种

torch.cat() torch.Tensor.expand()
    
    torch.squeeze() torch.Tensor.repeat()
    
    torch.Tensor.narrow() torch.Tensor.view()
    
    torch.Tensor.resize_() torch.Tensor.permute()

## **拼接张量** ##

**torch.cat(seq, dim=0, out=None) → Tensor**

在指定的维度dim上对序列seq进行连接操作。

参数：

*  seq (sequence of Tensors) - Python序列或相同类型的张量序列
 *  dim (int, optional) - 沿着此维度连接张量
 *  out (Tensor, optional) - 输出参数

x = torch.randn(2, 3)
    x
    -0.5866 -0.3784 -0.1705
    -1.0125 0.7406 -1.2073
    [torch.FloatTensor of size 2x3]
    torch.cat((x, x, x), 0)
    -0.5866 -0.3784 -0.1705
    -1.0125 0.7406 -1.2073
    -0.5866 -0.3784 -0.1705
    -1.0125 0.7406 -1.2073
    -0.5866 -0.3784 -0.1705
    -1.0125 0.7406 -1.2073
    [torch.FloatTensor of size 6x3]
    torch.cat((x, x, x), 1)
    -0.5866 -0.3784 -0.1705 -0.5866 -0.3784 -0.1705 -0.5866 -0.3784 -0.1705
    -1.0125 0.7406 -1.2073 -1.0125 0.7406 -1.2073 -1.0125 0.7406 -1.2073
    [torch.FloatTensor of size 2x9]

## **拼接张量2** ##

torch.stack((Tensor), dim)

例子：

a = torch.IntTensor([[1,2,3],[11,22,33]])
    b= torch.IntTensor([[4,5,6],[44,55,66]])
    c=torch.stack([a,b],0)
    d=torch.stack([a,b],1)
    e=torch.stack([a,b],2)
    print(c)
    print(d)
    print(e)
    >>> print(c)
    tensor([[[ 1,  2,  3],
             [11, 22, 33]],
    
            [[ 4,  5,  6],
             [44, 55, 66]]], dtype=torch.int32)
    >>> print(d)
    tensor([[[ 1,  2,  3],
             [ 4,  5,  6]],
    
            [[11, 22, 33],
             [44, 55, 66]]], dtype=torch.int32)
    >>> print(e)
    tensor([[[ 1,  4],
             [ 2,  5],
             [ 3,  6]],
    
            [[11, 44],
             [22, 55],
             [33, 66]]], dtype=torch.int32)

c, dim = 0时， c = \[ a, b\]

d, dim =1 时， d = \[ \[a\[0\] , b\[0\] \] , \[a\[1\], b\[1\] \] \]

e, dim = 2 时，  e = \[ \[ \[ a \[ 0 \] \[ 0 \] , b \[ 0 \] \[ 0 \] \] , \[ a \[ 0 \] \[ 1 \] , b \[ 0 \] \[ 1 \] \] , \[ a \[ 0 \] \[ 2 \] , b \[ 0 \] \[ 2 \] \] \] , \[ \[ a \[ 1 \] \[ 0 \] , b \[ 1 \] \[ 0 \] \] , \[ a \[ 1 \] \[ 1 \] , b \[ 0 \] \[ 1 \] \] , \[ a \[ 1 \] \[ 2 \] , b \[ 1 \] \[ 2 \] \] \] \] e = \[ \[ \[ a\[0\]\[0\], b\[0\]\[0\] \] , \[ a\[0\]\[1\], b\[0\]\[1\] \] , \[ a\[0\]\[2\],b\[0\]\[2\] \] \] , \[ \[ a\[1\]\[0\], b\[1\]\[0\] \] , \[ a\[1\]\[1\], b\[0\]\[1\] \] , \[ a\[1\]\[2\],b\[1\]\[2\] \] \] \] e=\[\[\[a\[0\]\[0\],b\[0\]\[0\]\],\[a\[0\]\[1\],b\[0\]\[1\]\],\[a\[0\]\[2\],b\[0\]\[2\]\]\],\[\[a\[1\]\[0\],b\[1\]\[0\]\],\[a\[1\]\[1\],b\[0\]\[1\]\],\[a\[1\]\[2\],b\[1\]\[2\]\]\]\]

## **扩大张量** ##

torch.Tensor.expand(\*sizes) → Tensor

返回张量的一个新视图，可以将张量的单个维度扩大为更大的尺寸。

张量也可以扩大为更高维，新增加的维度将附在前面。 扩大张量不需要分配新内存，仅仅是新建一个张量的视图。任意一个一维张量在不分配新内存情况下都可以扩展为任意的维度。

传入-1则意味着维度扩大不涉及这个维度。

**参数：**

*  sizes (torch.Size or int…) – 想要扩展的目标维度

例子：

x = torch.Tensor([[1], [2], [3]])
    x.size()
    torch.Size([3, 1])
    x.expand(3, 4)
    1 1 1 1
    2 2 2 2
    3 3 3 3
    [torch.FloatTensor of size 3x4]

## **压缩张量** ##

torch.squeeze(input, dim=None, out=None) → Tensor  
除去输入张量input中数值为1的维度，并返回新的张量。如果输入张量的形状为 （ A × 1 × B × C × 1 × D ） （ A \\times 1 \\times B \\times C \\times 1 \\times D ） （A×1×B×C×1×D），那么输出张量的形状为 （ A × B × C × D ） （ A \\times B \\times C \\times D ） （A×B×C×D）。

当通过dim参数指定维度时，维度压缩操作只会在指定的维度上进行。如果输入向量的形状为 （ A × 1 × B ） （ A \\times 1 \\times B ） （A×1×B），squeeze(input, 0)会保持张量的维度不变，只有在执行squeeze(input, 1)时，输入张量的形状会被压缩至 （ A × B ） （ A \\times B ） （A×B）。

如果一个张量只有1个维度，那么它不会受到上述方法的影响。

输出的张量与原张量共享内存，如果改变其中的一个，另一个也会改变。

参数:

*  input (Tensor) – 输入张量
 *  dim (int, optional) – 如果给定，则只会在给定维度压缩
 *  out (Tensor, optional) – 输出张量

例子：

x = torch.zeros(2, 1, 2, 1, 2)
    x.size()
    torch.Size([2, 1, 2, 1, 2])
    y = torch.squeeze(x)
    y.size()
    torch.Size([2, 2, 2])
    y = torch.squeeze(x, 0)
    y.size()
    torch.Size([2, 1, 2, 1, 2])
    y = torch.squeeze(x, 1)
    y.size()
    torch.Size([2, 2, 1, 2])

## **重复张量** ##

torch.Tensor.repeat(\*sizes)

沿着指定的维度重复张量。不同于expand()方法，本函数复制的是张量中的数据。

参数：

*  size (torch.size ot int…) - 沿着每一维重复的次数  
    例子：

x = torch.Tensor([1, 2, 3])
    x.repeat(4, 2)
    1 2 3 1 2 3
    1 2 3 1 2 3
    1 2 3 1 2 3
    1 2 3 1 2 3
    [torch.FloatTensor of size 4x6]

## **torch.Tensor.unfold(dim, size, step) → Tensor** ##

返回一个新的张量，其中元素复制于有原张量在dim维度上的数据，复制重复size次，复制时的步进值为step。

参数：

*  dim (int) - 目标维度
 *  size (int) - 复制重复的次数（展开维度）
 *  step (int) - 步长  
    例子：

x = torch.arange(1, 8)
    x
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    [torch.FloatTensor of size 7]
    x.unfold(0, 2, 1)
    1 2
    2 3
    3 4
    4 5
    5 6
    6 7
    [torch.FloatTensor of size 6x2]
    x.unfold(0, 2, 2)
    1 2
    3 4
    5 6
    [torch.FloatTensor of size 3x2]

## **缩小张量** ##

torch.Tensor.narrow(dimension, start, length) → Tensor

返回一个经过缩小后的张量。操作的维度由dimension指定。缩小范围是从start开始到start+length。执行本方法的张量与返回的张量共享相同的底层内存。

参数：

*  dimension (int) – 要进行缩小的维度
 *  start (int) – 开始维度索引
 *  length (int) – 缩小持续的长度  
    例子：

x = torch.Tensor([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]])
    x.narrow(0, 0, 2)
    1 2 3
    4 5 6
    [torch.FloatTensor of size 2x3]
    x.narrow(1, 1, 2)
    2 3
    5 6
    8 9
    [torch.FloatTensor of size 3x2]

## **张量变形** ##

torch.Tensor.view(\*args) → Tensor

**返回一个有相同数据但是不同形状的新的向量。**

返回的装两必须与原张量有相同的数据和相同的元素个数，但是可以有不同的尺寸。

参数：

*  args (torch.Size or int…) - 理想的指定尺寸

x = torch.randn(4, 4)
    x.size()
    torch.Size([4, 4])
    y = x.view(16)
    y.size()
    torch.Size([16])

## **重设张量尺寸** ##

torch.Tensor.resize\_(\*sizes)

将张量的尺寸调整为指定的大小。如果元素个数比当前的内存大小大，就将底层存储大小调整为与新元素数目一致的大小。  
如果元素个数比当前内存小，则底层存储不会被改变。原来张量中被保存下来的元素将保持不变，但新内存将不会被初始化。  
参数：

*  sizes (torch.Size or int…) - 需要调整的大小

例子：